JP3979717B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、能力可変型圧縮機と定能力型圧縮機とを熱源側に備えた空気調和装置に係り、消費エネルギーの低減や構成部品点数の削減を図りながら、多段階での能力制御を実現する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の空気調和装置では、冷暖房時における室温のオーバシュートやハンチングを防止するため、利用側(室内熱交換器)の能力要求に応じて、熱源側(圧縮機)で能力制御を行うものが主流となっている。圧縮機の能力制御方法としては、インバータ装置を用いて交流電力の周波数を変換し、これにより圧縮機の駆動回転数をリニアに制御するものが多い。この方法によれば、圧縮機の能力を0〜定格点まで任意に変動させることができるため、略完全な空気調和制御が実現可能となる。ところが、インバータ装置には、周波数変換に伴うエネルギーロスが避けられない他、望ましくない高調波を環境に放出したり、大型のものでは装置コストが高くなる等、種々の問題がある。
【0003】
そこで、特開平8−247560号等では、一定速度で駆動される圧縮機構が内装された2台の定速圧縮機を用いながら、一方の定速圧縮機をパワーコントロール機構が組み込まれた可変能力型圧縮機(以下、PC圧縮機と記す)とし、更に冷媒戻し回路を設けたものが提案されている。パワーコントロール機構は、圧縮機構のシリンダ側壁等に弁装置を付設したもので、この弁装置を開放することにより、例えば、圧縮行程前半における圧縮仕事が行われなくなる。パワーコントロール機構には、駆動源として高圧圧力および低圧圧力が用いられており、高圧回路と低圧回路とを連通する圧力供給配管や、圧力供給配管から分岐してパワーコントロール機構に圧力を供給する導入配管等が装置内に配設される。そして、圧力供給配管には、高圧回路側には高圧側遮断弁が介装される一方、低圧回路側には低圧側遮断弁が介装され、これら遮断弁が制御装置により開閉制御される。また、冷媒戻し回路は、例えば、両圧縮機の吐出側冷媒回路と吸込側冷媒回路との間にバイパス配管を設け、このバイパス配管に介装された遮断弁を開放することにより、圧縮後の高圧冷媒ガスの一部を吸込側冷媒回路に環流させる。
【0004】
PC圧縮機と通常の定速圧縮機とを組み合わせた場合、両圧縮機を個別に運転あるいは停止させたり、パワーコントロール機構や冷媒戻し回路を駆動することにより、多段階の能力制御が可能となる。例えば、PC圧縮機の定格能力を4馬力、定速圧縮機の定格能力を6馬力とし、パワーコントロール機構によるPC圧縮機の能力低減量を2馬力、冷媒戻し回路による能力低減量を1馬力とすると、1〜10馬力の範囲で1馬力毎(すなわち、10段階)に能力を切換えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した冷媒戻し回路を開放させると、圧縮後の高圧冷媒ガスの一部が吸込側冷媒回路に環流するため、圧縮機は無駄な圧縮仕事を行うことになる。例えば、9馬力の能力で運転が行われる際には、冷媒戻し回路により1馬力の圧縮仕事が廃棄されるが、エネルギー消費は10馬力の能力で運転が行われるときと略同等となる。これにより、インバータ装置を用いた場合と同様あるいはそれ以上のエネルギーロスが発生し、PC圧縮機の採用を難しくさせる要因となっていた。尚、冷媒戻し回路を設けず、パワーコントロール機構のみによる能力制御を行うことも考慮されたが、その場合には、上述した圧縮機構成では能力切換えが2馬力毎(すなわち、5段階)となってしまう。そのため、空気調和機においては、利用側の能力要求が小さい(例えば、1〜3馬力程度)場合等には、室温のオーバシュートやハンチングが起こりやすくなり、被空調空間におけるユーザーの快適性を損なう虞がある。
【0006】
そこで、本発明者等は、圧縮機本体で4段階の能力制御を行えるPC圧縮機を開発し、これと通常の定速圧縮機(定能力圧縮機)とを組み合わせることで、多段階の能力制御を行いつつ、冷媒戻し回路の使用頻度を低減させた空気調和装置を実現した。すなわち、1〜4馬力の範囲で1馬力毎に能力を切り換えられるPC圧縮機を製作し、これと6馬力の能力を有する定速圧縮機とを組み合わせることで、上述した従来装置と同様に10段階の能力制御を行いながら、冷媒戻し回路の使用を5馬力運転時のみとすることができた。これにより、圧縮仕事の廃棄頻度が減少してエネルギー消費は当然に少なくなったが、今度は、パワーコントロール機構用の圧力供給系統が煩雑かつ高コストになる問題が生じた。
【0007】
すなわち、PC圧縮機に4段階の能力制御を行わせるには、3つのパワーコントロール機構が必要となると共に、これらパワーコントロール機構を個別に駆動制御しなければならない。したがって、従来装置と同様の方法を採った場合、装置内に前述した圧力供給配管や導入配管が各3本ずつ設けられる他、各3個ずつの高圧側遮断弁と低圧側遮断弁とが各圧力供給配管毎に配設される。これにより、装置内の配管および機器のレイアウトが非常に煩雑となる他、組立や保守に要する工数の増大や製品コストの上昇を余儀なくされるのである。
【0008】
本発明は上記状況に鑑みなされたものであり、消費エネルギーの低減や構成部品点数の削減を図りながら、多段階での能力制御を実現した空気調和装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、複数個のパワーコントロール機構により3段階以上に能力制御される可変能力型圧縮機を熱源側に有すると共に、当該各パワーコントロール機構が高圧回路から供給される高圧圧力と低圧回路から供給される低圧圧力とにより駆動される空気調和装置であって、前記高圧回路に接続して前記各パワーコントロール機構への高圧圧力の供給に供される単一の圧力供給配管と、この圧力供給配管に介装された複数の遮断弁とを備えたものを提案する。
【0010】
この発明においては、例えば、パワーコントロール機構が低圧冷媒ガスの供給によって圧縮機の能力を低減させるものである場合、圧縮機を所定能力以上で運転させるときには、遮断弁を開放して各パワーコントロール機構への高圧冷媒ガス等の高圧圧力の供給を可能とし、圧縮機を最小能力で運転させるときには、遮断弁を閉鎖して全パワーコントロール機構への高圧圧力の供給を停止させる。
【0011】
また、本発明の空気調和装置は、前記圧力供給配管は前記低圧回路に接続し、互いに異なる位置で前記圧力供給配管から分岐して、前記各パワーコントロール機構にそれぞれ高圧圧力を供給する複数の導入配管と、これら導入配管の各々に対応して設けられ、各導入配管の分岐位置より前記高圧回路側で前記圧力供給配管に介装された複数の高圧側遮断弁と、前記導入配管のうちで前記低圧回路に最も近いものに対応して設けられ、当該導入配管の分岐位置より当該低圧回路側で前記圧力供給配管に介装された低圧側遮断弁とを前記圧力供給配管に備える。
【0012】
例えば、圧縮機にパワーコントロール機構が3個備えられたものでは、圧縮機を最大能力で運転させるときには、各高圧側遮断弁を開放する一方で低圧側遮断弁を閉鎖して、全てのパワーコントロール機構に高圧冷媒ガス等の高圧圧力を供給させる。また、圧縮機を最小能力で運転させるときには、最も高圧回路よりの高圧側遮断弁を閉鎖する一方で他の高圧側遮断弁と低圧側遮断弁とを開放して、全てのパワーコントロール機構に低圧冷媒ガス等の低圧圧力を供給させる。そして、圧縮機を中間能力で運転させるときには、最も高圧回路よりの高圧側遮断弁と低圧側遮断弁とを開放する一方で他の高圧側遮断弁を適宜開閉し、1または2個のパワーコントロール機構に低圧圧力を供給させる。
【0013】
さらに、本発明では、圧力供給配管は、前記各パワーコントロール機構に対応する本数だけ分岐され、前記高圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路との連通を行なう連通配管となり、これら連通配管から各1本ずつ分岐し、対応するパワーコントロール機構に冷媒ガスを導く導入配管と、これら導入配管の分岐位置より前記低圧冷媒回路側で前記各連通配管に介装された低圧側遮断弁とを備えたものを提案する。
【0014】
この発明においては、例えば、圧縮機にパワーコントロール機構が3個備えられたものでは、圧縮機を最大能力で運転させるときには、高圧側遮断弁を開放する一方で各低圧側遮断弁を閉鎖して、全てのパワーコントロール機構に高圧冷媒ガスを供給させる。また、圧縮機を最小能力で運転させるときには、高圧側遮断弁を閉鎖する一方で各低圧側遮断弁とを開放して、全てのパワーコントロール機構に低圧冷媒ガスを供給させる。そして、圧縮機を中間能力で運転させるときには、高圧側遮断弁を開放する一方で各低圧側遮断弁を適宜開放し、1または2個のパワーコントロール機構に低圧冷媒ガスを供給させる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の二つの実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、1台の室外ユニット1と複数台の室内ユニット2とからなる第1実施形態に係る空気調和システムの概略構成図であり、同図中には実線で冷凍サイクルを示し、一点鎖線で制御・信号系統を示してある。
【0016】
室外ユニット1側には、第1,第2圧縮機3,4、電磁式の四方弁5、室外熱交換器6、電動ファン7、アキュムレータ8、オイルセパレータ9等が設置されている。また、各室内ユニット2側には、電動膨張弁11、室内熱交換器12、電動ファン13等が設置されている。そして、これら機器のうちで冷凍サイクルを構成するものは、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供される冷媒配管21〜36により接続されている。図中、15,16は、両圧縮機3,4への冷媒の逆流を防止する逆止弁であり、それぞれ冷媒配管21,22に介装されている。
【0017】
第1実施形態の場合、高圧冷媒回路を構成する冷媒配管23と低圧冷媒回路を構成する冷媒配管32とが冷媒ガス(圧力)供給配管(以下、供給配管と略称する)41により連通されており、更に、供給配管41からは冷媒配管23側から順に第1〜第3導入配管42〜44が分岐している。第1〜第3導入配管42〜44は、後述するパワーコントロール機構の駆動源として、いずれも第1圧縮機3に接続されている。また、供給配管41には、第1〜第3導入配管42〜44の各分岐位置より冷媒配管23よりに常閉型の第1〜第3高圧側遮断弁45〜47が介装され、第3導入配管44の分岐位置より冷媒配管32よりにこれも常閉型の低圧側遮断弁48が介装されている。図中、49はキャピラリチューブであり、供給配管41における低圧側遮断弁48と冷媒配管32との間に介装されている。
【0018】
室外ユニット1内には、CPUを始め、入出力インタフェースやROM、RAM等から構成された、室外側コントロールユニット(以下、室外側ECUと記す)51が設置されている。室外側ECU51は、内蔵した制御プログラムや図示しない各種センサ等からの入力情報に基づき、両圧縮機3,4や四方弁5、電動ファン7、各遮断弁45〜48を駆動制御する。
【0019】
一方、各室内ユニット2内には、CPUを始め、入出力インタフェースやROM、RAM等から構成された、室内側コントロールユニット(以下、室内側ECUと記す)53が設置されている。室内側ECU52は、内蔵した制御プログラムや図示しないリモートコントローラ、各種センサ等からの入力信号に基づき、電動膨張弁11や電動ファン13の駆動制御を行うと共に、バスライン55を介して室外側ECU51との間で相互に信号の授受を行う。
【0020】
第1実施形態の場合、第1,第2圧縮機3,4は共に上下一対の回転圧縮要素を有する電動ツインロータ型の定速圧縮機であり、第1圧縮機3側の定格出力が4馬力、第2圧縮機4側の定格出力が6馬力となっている。第1圧縮機3は、パワーコントロール機構を備えたPC圧縮機であり、1〜4馬力の間で1馬力毎に出力切換ができる。
【0021】
以下、第1実施形態におけるパワーコントロール機構の構造を説明する。
【0022】
第1圧縮機3の圧縮機構61は、図2にその半裁縦断面を示すように、メインフレーム65とベアリングプレート67とに挟持された上下一対のシリンダ69,70と、両シリンダ69,70および中間プレート71により画成された上下一対のシリンダ室73,75と、両シリンダ室73,75の内周面に摺接しながら相互に180゜の位相差をもって偏心回転する上下一対のロータ77,79とからなっている。図中、80は圧縮機ケーシングである。
【0023】
パワーコントロール機構81は、両シリンダ室73,75を3カ所の連通部位(後述するベーンに対して90゜および180゜位相のずれた部位)で連通させるもので、シリンダ69,70および中間プレート71の外周部を上下方向に貫通するバルブ孔83と、このバルブ孔83に摺動自在に保持された上下一対のピストンバルブ85,86と、これらピストンバルブ85,86を互いに離間する方向に付勢するバルブスプリング(圧縮コイルスプリング)87とを主要構成部材としている。尚、中間プレート71の部分では、ピストンバルブ85,86に対するストッパを形成するべく、バルブ孔83の内径がピストンバルブ85,86の外径より小径となっている。また、バルブスプリング87は、両ピストンバルブ85,86の受圧面に所定値以上の高圧(例えば、第1圧縮機3の最大吐出圧の20%)が作用したときに、完全に圧縮するように設定されている。
【0024】
バルブ孔83は、中間プレート71の近傍に穿孔された一対の連通孔88,89を介して、両シリンダ室73,75と連通されている。また、両シリンダ69,70および中間プレート71には、バルブ孔83に平行する冷媒導入孔91が貫通しており、この冷媒導入孔91に導入配管42(43,44)からのガス冷媒が導入される。更に、メインフレーム65とベアリングプレート67とには、それぞれ、バルブ孔83と冷媒導入孔91とを連通させる連通凹部93,94が形成されている。
【0025】
冷媒導入孔91に低圧冷媒ガスが導入された場合、両ピストンバルブ85,86は、バルブスプリング87のばね力により、図2に示したように、メインフレーム65またはベアリングプレート67の端面に押し付けられる。その結果、両シリンダ室73,75は、連通孔88,89、バルブ孔83、逆止弁90を介して連通され、一方のシリンダ室75(73)の圧縮空間から他方のシリンダ室73(75)の吸入空間にガス冷媒が流出する。一方、冷媒導入孔91に高圧冷媒ガスが導入された場合、両ピストンバルブ85,86の受圧面に高圧が作用してバルブスプリング87が圧縮され、両ピストンバルブ85,86が互いに接近して中間プレート71に当接する。その結果、両ピストンバルブ85,86の外周面により連通孔88,89が閉鎖され、両シリンダ室73,75間が連通されなくなる。
【0026】
図4は圧縮機構61に対するパワーコントロール機構81の配置を示す模式図であり、図5は各パワーコントロール機構81用の冷媒ガス回路および制御系統を示す模式図である。前述したように、パワーコントロール機構81は、ベーン95に対して90゜および180゜位相のずれた部位にそれぞれ配置されており、吐出ポート97側のパワーコントロール機構81には第1導入配管42が接続し、ベーン95に対向するパワーコントロール機構81には第2導入配管43が接続し、吸入ポート98側のパワーコントロール機構81には第3導入配管44が接続している。
【0027】
以下、室外ユニット1の能力と、第1,第2圧縮機3,4および各遮断弁45〜48のON/OFF状態との関係を示す図6のテーブルを参照しながら、第1実施形態の作用を説明する。
【0028】
第1実施形態では、パワーコントロール機構81を作動させる場合、室外側ECU51は、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47と低圧側遮断弁48とを適宜駆動制御する。例えば、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47を開放(ON作動)させて、低圧側遮断弁48を閉鎖(OFF作動)させれば、図5中に実線の矢印で示すように、冷媒配管23内の高圧冷媒ガスが第1〜第3導入配管42〜44を介して各パワーコントロール機構81に導入され、これにより、両シリンダ室73,75間の連通が全て遮断されて、第1圧縮機3はその運転時に4馬力の圧縮仕事を行うことになる。また、この状態から低圧側遮断弁48を開放(ON作動)させれば、冷媒配管32内の低圧冷媒ガスが第3導入配管44を介して吸入ポート98側のパワーコントロール機構81に導入され、これにより、両シリンダ室73,75間の連通は3/4が遮断されて、第1圧縮機3はその運転時に3馬力の圧縮仕事を行うことになる。
【0029】
また、この状態から更に第3高圧側遮断弁47を開放(ON作動)させれば、冷媒配管32内の低圧冷媒ガスが第2導入配管43を介してベーン95に対向するパワーコントロール機構81にも導入され、これにより、両シリンダ室73,75間の連通は1/2が遮断されて、第1圧縮機3はその運転時に2馬力の圧縮仕事を行うことになる。そして、この状態から更に第2高圧側遮断弁47を開放(ON作動)させれば、冷媒配管32内の低圧冷媒ガスが第1〜第3導入配管42〜44を介して各パワーコントロール機構81に導入され、これにより、両シリンダ室73,75間の連通が1/4が遮断されて、第1圧縮機3はその運転時に1馬力の圧縮仕事を行うことになる。
【0030】
室外側ECU51は、室外ユニット1に1〜10馬力の能力を発生させる際に、第1,第2圧縮機3,4の運転制御とパワーコントロール機構81の駆動制御とを次のように行う。すわなち、第1圧縮機3のみを運転させながら、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47と低圧側遮断弁48とを上述した手順で駆動制御すれば、1〜4馬力の間で1馬力毎の能力を得ることができる。また、第2圧縮機4のみを運転させれば、当然のことながら、6馬力の能力を得ることができる。そして、第1,第2圧縮機3,4を同時に運転させながら、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47と低圧側遮断弁48とを駆動制御すれば、7〜10馬力の間で1馬力毎の能力を得ることができる。
【0031】
第1実施形態では、室外ユニット1に5馬力の能力を発生させる場合、室外側ECU51は、第2圧縮機4のみを運転させると同時に、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47と低圧側遮断弁48とを全て開放(ON作動)させる。すると、冷媒配管23と冷媒配管32とが供給配管41により連通され、図5中に破線の矢印で示すように、冷媒配管23内を流通する高圧冷媒ガスが冷媒配管32側に流出して、第2圧縮機4でなされた圧縮仕事の一部が廃棄されることになる。つまり、供給配管41は、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47と低圧側遮断弁48とが全て開放された場合において、従来装置における冷媒戻し回路と同等の作用をもつことになるのである。尚、供給配管41に介装されたキャピラリチューブ49は、第2圧縮機4のみが運転されたときに1馬力分の高圧ガス冷媒を流通させるように設定されている。
【0032】
次に、本発明の第2実施形態を説明するが、第2実施形態は、空気調和装置の全体構成を始め、第1圧縮機3やパワーコントロール機構81の構造も第1実施形態と同一である。図7は、第2実施形態における、各パワーコントロール機構81用の冷媒ガス回路および制御系統を示す模式図である。第2実施形態の場合、図7に示すように、冷媒配管23(高圧冷媒回路)と冷媒配管32(低圧冷媒回路)とは、常閉型の高圧側遮断弁101が介装された供給配管41とこれに接続する第1〜第3連通配管105〜107とにより連通されている。
【0033】
第1連通配管105からは第1導入配管42が分岐しており、その分岐位置より冷媒配管23側には第1キャピラリチューブ111が介装され、その分岐位置より冷媒配管32側には常閉型の第1低圧側遮断弁102が介装されている。また、第2連通配管106からは第2導入配管43が分岐しており、その分岐位置より冷媒配管23側には第2キャピラリチューブ112が介装され、その分岐位置より冷媒配管32側には常閉型の第2低圧側遮断弁103が介装されている。そして、第3連通配管107からは第3導入配管44が分岐しており、その分岐位置より冷媒配管23側には第3キャピラリチューブ113が介装され、その分岐位置より冷媒配管32側には常閉型の第3低圧側遮断弁104が介装されている。尚、高圧側遮断弁101と第1〜第3低圧側遮断弁102〜104とは、いずれも室外側ECU51によって駆動制御される。尚、本実施形態の場合、第1キャピラリチューブ111の流通抵抗は比較的小さく設定され、第2,第3キャピラリチューブ112,113の流通抵抗は比較的大きく設定されている。
【0034】
以下、室外ユニット1の能力と、第1,第2圧縮機3,4および各遮断弁101〜104のON/OFF状態との関係を示す図8のテーブルを参照しながら、第2実施形態の作用を説明する。
【0035】
第2実施形態では、パワーコントロール機構81を作動させる場合、室外側ECU51は、高圧側遮断弁101と第1〜第3低圧側遮断弁102〜104とを適宜駆動制御する。例えば、高圧側遮断弁101を開放(ON作動)させて、第1〜第3低圧側遮断弁102〜104を閉鎖(OFF作動)させれば、図7中に実線の矢印で示すように、冷媒配管23内の高圧冷媒ガスが第1〜第3導入配管42〜44を介して各パワーコントロール機構81に導入され、これにより、両シリンダ室73,75間の連通が全て遮断されて、第1圧縮機3はその運転時に4馬力の圧縮仕事を行うことになる。
【0036】
また、この状態から第3低圧側遮断弁104を開放(ON作動)させれば、冷媒配管32内の低圧冷媒ガスが第3連通配管107および第3導入配管44を介して吸入ポート98側のパワーコントロール機構81に導入され、これにより、両シリンダ室73,75間の連通は3/4が遮断されて、第1圧縮機3はその運転時に3馬力の圧縮仕事を行うことになる。この際、冷媒配管23と冷媒配管32とは、供給配管41と第3連通配管107とを介して連通されることになるが、第3キャピラリチューブ113の流通抵抗が大きいため、冷媒配管23内の高圧冷媒ガスが冷媒配管32側へ流出する量は無視し得る程度である。
【0037】
また、この状態から更に第2低圧側遮断弁103を開放(ON作動)させれば、冷媒配管32内の低圧冷媒ガスが第2連通配管106および第2導入配管43を介してベーン95に対向するパワーコントロール機構81にも導入され、これにより、両シリンダ室73,75間の連通は1/2が遮断されて、第1圧縮機3はその運転時に2馬力の圧縮仕事を行うことになる。この際にも、冷媒配管23と冷媒配管32とは、供給配管41と第2連通配管106とを介して連通されることになるが、第2キャピラリチューブ112の流通抵抗が大きいため、やはり冷媒配管23内の高圧冷媒ガスが冷媒配管32側へ流出する量は無視し得る程度である。
【0038】
そして、高圧側遮断弁101を閉鎖(OFF作動)させて、第1〜第3低圧側遮断弁102〜104を開放(ON作動)させれば、冷媒配管32内の低圧冷媒ガスが第1〜第3連通配管105〜107および第1〜第3導入配管42〜44を介して各パワーコントロール機構81に導入され、これにより、両シリンダ室73,75間の連通が1/4が遮断されて、第1圧縮機3はその運転時に1馬力の圧縮仕事を行うことになる。
【0039】
室外側ECU51は、室外ユニット1に1〜10馬力の能力を発生させる際に、第1,第2圧縮機3,4の運転制御とパワーコントロール機構81の駆動制御とを次のように行う。すわなち、第1圧縮機3のみを運転させながら、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47と低圧側遮断弁48とを上述した手順で駆動制御すれば、1〜4馬力の間で1馬力毎の能力を得ることができる。また、第2圧縮機4のみを運転させれば、当然のことながら、6馬力の能力を得ることができる。そして、第1,第2圧縮機3,4を同時に運転させながら、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47と低圧側遮断弁48とを駆動制御すれば、7〜10馬力の間で1馬力毎の能力を得ることができる。
【0040】
第2実施形態では、室外ユニット1に5馬力の能力を発生させる場合、室外側ECU51は、第2圧縮機4のみを運転させると同時に、高圧側遮断弁101と第1低圧側遮断弁102とを開放(ON作動)させる。すると、冷媒配管23と冷媒配管32とが供給配管41および第1連通配管105により連通され、第1キャピラリチューブ111の流通抵抗が小さいことから、図7中に破線の矢印で示すように、冷媒配管23内を流通する高圧冷媒ガスが冷媒配管32側に流出して、第2圧縮機4でなされた圧縮仕事の一部が廃棄されることになる。つまり、供給配管41および第1連通配管105は、高圧側遮断弁101と第1低圧側遮断弁102とが全て開放された場合において、従来装置における冷媒戻し回路と同等の作用をもつことになるのである。尚、第1キャピラリチューブ111は、第2圧縮機4のみが運転されたときに1馬力分の高圧ガス冷媒を流通させるように設定されている。
【0041】
このように、上記両実施形態の空気調和システムでは、可変能力型圧縮機における4段階での能力制御を4個の遮断弁により可能とし、かつ、パワーコントロール機構制御用の配管も比較的少なくすることができた。また、供給配管や遮断弁等に冷媒戻し回路の機能を兼ねさせるようにしたため、冷媒戻し回路に専用のバイパス配管や遮断弁等を設ける必要がなくなり、機器構成の更なる簡素化やコストダウンも実現できた。
【0042】
次に、本発明の第3実施形態を説明する。図9は第3実施形態に係る空気調和システムの概略構成図であり、第1実施形態で説明した図1の構成と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図1と異なる点は、供給配管41にキャピラリーチューブを有していないことと、常閉型の冷媒戻し遮断弁201とキャピラリーチューブ202が介装されたバイパス配管200を冷媒配管24と冷媒配管32との間に設けたこと、及び第2圧縮機4’の定格出力が4馬力となっていることである。
【0043】
パイバス配管200は、冷媒戻し遮断弁201を開放することにより圧縮後の高圧冷媒ガスの一部を低圧冷媒回路32〜35経て圧縮機3,4’へ還流させる冷媒戻し回路を構成している。本実施形態においては冷媒戻し回路により0.5馬力能力低減するようキャピラリーチューブ202の流通抵抗等を設定している。
【0044】
以下、室外ユニット1の能力と、第1,第2圧縮機3,4’および各遮断弁45〜48,201のON/OFF状態との関係を示す図10のテーブルを参照しながら、第3実施形態の作用を説明する。
【0045】
第3実施形態では、第1圧縮機3のパワーコントロール機構は第1実施形態における1〜4馬力の場合と同様に作動する。冷媒戻し回路を作動させる場合、室外側ECU51は冷媒戻し遮断弁201を開放(ON作動)させて、高圧冷媒ガスの一部を吸込側冷媒回路32〜35経て圧縮機3,4’へ還流し、0.5馬力の圧縮仕事が廃棄される。冷媒戻し回路を作動させるとその分圧縮仕事が無駄になるが、従来に比してその仕事量を半減している。
【0046】
室外側ECU51は、室外ユニット1に0.5〜8馬力の能力を発生させる際に、第1,第2圧縮機3,4’の運転制御とパワーコントロール機構81及び冷媒戻し回路の駆動制御とを次のように行う。すわなち、第1圧縮機3のみを運転させながら、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47と低圧側遮断弁48とを第1実施形態と同様の手順で駆動制御すると共に冷媒戻し遮断弁201を駆動制御することにより、0.5〜4馬力の間で0.5馬力毎の能力を得ることができる。また、第1,第2圧縮機3,4’を同時に運転させながら、第1〜第3高圧側遮断弁45〜47、低圧側遮断弁48及び冷媒戻し遮断弁201とを駆動制御すれば、4.5〜8馬力の間で0.5馬力毎の能力を得ることができる。
【0047】
第3実施形態の空気調和システムでは、第1,第2圧縮機の運転制御及びパワーコントロール機構と冷媒戻し回路の作動により、能力制御が0.5〜8馬力の範囲で0.5馬力毎に16段階切り換えることができ、きめ細かな制御を行うことができるので、被空調空間におけるユーザーの快適性が向上する。
【0048】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は各1台の可変能力型圧縮機と定能力型圧縮機とを備えた空気調和システムに本発明を適用したものであるが、定能力型圧縮機を複数台備えたものに適用してもよいし、可変能力型圧縮機のみを備えたものに適用してもよい。また、上記実施形態では、4段階制御のパワーコントロール機構をツインロータ型の定速圧縮機に設けるようにしたが、パワーコントロール機構による能力制御を3段階以下あるいは5段階以上としてもよいし、圧縮機としてトリプルロータ以上の圧縮機構を備えたものを用いてもよい。また、パワーコントロール機構の構造については、例えば、圧縮機ケーシングの外部に連通路や遮断弁等を設けたり、圧縮機ケーシングの下部またはオイルセパレータの高圧回路側に圧力供給配管の一端を接続し油圧で作動させるように構成する等、種々の構造が考えられるし、冷凍サイクルにおける他の具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、複数個のパワーコントロール機構により3段階以上に能力制御される可変能力型圧縮機を熱源側に有すると共に、当該各パワーコントロール機構が高圧回路から供給される高圧圧力と低圧回路内から供給される低圧圧力とにより駆動される空気調和装置であって、前記高圧回路に接続して前記各パワーコントロール機構への高圧圧力の供給に供される単一の圧力供給配管と、この圧力供給配管に介装された複数の遮断弁とを備えるようにしたため、パワーコントロール機構用の配管本数と遮断弁個数とを削減することができ、装置構成の簡素化や製造コストの低減等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和システムの第1実施形態を示す概略構成図である。
【図2】パワーコントロール機構の構造および作用を示す半裁縦断面図である。
【図3】パワーコントロール機構の構造および作用を示す半裁縦断面図である。
【図4】 圧縮機構に対するパワーコントロール機構の配置を示す模式図である。
【図5】 第1実施形態における、パワーコントロール機構用の冷媒ガス回路および制御系統を示す模式図である。
【図6】第1実施形態における、室外ユニットの能力と、第1,第2圧縮機および各遮断弁のON/OFF状態との関係を示すテーブルである。
【図7】 第2実施形態における、パワーコントロール機構用の冷媒ガス回路および制御系統を示す模式図である。
【図8】第2実施形態における、室外ユニットの能力と、第1,第2圧縮機および各遮断弁のON/OFF状態との関係を示すテーブルである。
【図9】本発明に係る空気調和システムの第3実施形態を示す概略構成図である。
【図10】第3実施形態における、室外ユニットの能力と、第1,第2圧縮機および各遮断弁のON/OFF状態との関係を示すテーブルである。
【符号の説明】
1 室外ユニット
2 室内ユニット
3 第1圧縮機(可変能力型圧縮機)
4 第2圧縮機(定能力型圧縮機)
4’ 第2圧縮機(定能力型圧縮機)
23 冷媒配管(高圧回路)
32 冷媒配管(低圧回路)
41 冷媒ガス(圧力)供給配管
42 第1導入配管
43 第2導入配管
44 第3導入配管
45 第1高圧側遮断弁
46 第2高圧側遮断弁
47 第3高圧側遮断弁
48 低圧側遮断弁
49 キャピラリチューブ
51 室外側ECU
101 高圧側遮断弁
102 第1低圧側遮断弁
103 第2低圧側遮断弁
104 第3低圧側遮断弁
106 第1連通配管
107 第1連通配管
111 第1キャピラリチューブ
112 第2キャピラリチューブ
113 第3キャピラリチューブ
201 冷媒戻し遮断弁

Claims (5)

  1. 複数個のパワーコントロール機構により3段階以上に能力制御される可変能力型圧縮機を熱源側に有すると共に、当該各パワーコントロール機構が高圧回路から供給される高圧圧力と低圧回路から供給される低圧圧力とにより駆動される空気調和装置であって、前記高圧回路に接続して前記各パワーコントロール機構への高圧圧力の供給に供される単一の圧力供給配管と、この圧力供給配管に介装された複数の遮断弁とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
  2. 前記圧力供給配管は、前記低圧回路に接続し、互いに異なる位置で前記圧力供給配管から分岐して、前記各パワーコントロール機構にそれぞれ高圧圧力を供給する複数の導入配管と、これら導入配管の各々に対応して設けられ、各導入配管の分岐位置より前記高圧回路側で前記圧力供給配管に介装された高圧側遮断弁と、前記導入配管のうちで前記低圧回路に最も近いものに対応して設けられ、当該導入配管の分岐位置より当該低圧回路側で前記圧力供給配管に介装された低圧側遮断弁とを備えたことを特徴とする請求項1記載の空気調和装置。
  3. 複数個のパワーコントロール機構により3段階以上に能力制御される可変能力型圧縮機を熱源側に有すると共に、当該各パワーコントロール機構が高圧冷媒回路内を流通する高圧冷媒ガスと低圧冷媒回路内を流通する低圧冷媒ガスとにより駆動される空気調和装置であって、前記高圧冷媒回路に接続して前記各パワーコントロール機構への高圧冷媒ガスの供給に供される単一の冷媒ガス供給配管と、この冷媒ガス供給配管に介装された複数の高圧側遮断弁とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
  4. 前記冷媒ガス供給配管は、前記高圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路とを連通するべく、当該低圧冷媒回路に接続し、互いに異なる位置で前記冷媒ガス供給配管から分岐して、前記各パワーコントロール機構にそれぞれ冷媒ガスを導く複数の導入配管と、これら導入配管の各々に対応して設けられ、各導入配管の分岐位置より前記高圧冷媒回路側で前記冷媒ガス供給配管に介装された高圧側遮断弁と、前記導入配管のうちで前記低圧冷媒回路に最も近いものに対応して設けられ、当該導入配管の分岐位置より当該低圧冷媒回路側で前記冷媒ガス供給配管に介装された低圧側遮断弁とを備えたことを特徴とする請求項3記載の空気調和装置。
  5. 請求項2記載の圧力供給配管は、前記各パワーコントロール機構に対応する本数だけ分岐され、前記高圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路との連通を行なう連通配管となり、これら連通配管から各1本ずつ分岐し、対応するパワーコントロール機構に冷媒ガスを導く導入配管と、これら導入配管の分岐位置より前記低圧冷媒回路側で前記各連通配管に介装された低圧側遮断弁とを備えたことを特徴とする請求項2記載の空気調和装置。
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